論文の概要: Enhanced multiphoton ionization driven by quantum light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10560v1
- Date: Thu, 14 Aug 2025 11:57:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-15 22:24:48.296844
- Title: Enhanced multiphoton ionization driven by quantum light
- Title（参考訳）: 量子光による多光子イオン化の促進
- Authors: Valeriia P. Kosheleva, Shahram Panahiyan, Angel Rubio, Frank Schlawin,
- Abstract要約: 我々は、量子光によって駆動される多光子イオン化の完全に相対論的、超同軸理論を示す。
非パロキシャル効果から生じるコヒーレント光と比較して,数桁の断面拡張を予測した。
予測された拡張は、現在の最先端のフォトニックおよび原子技術でアクセス可能である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent advances in nanoscale and microscale photon-pair sources have enabled quantum-light-matter interactions in regimes where standard approximations, such as the paraxial limit, break down. Identifying quantum advantages in these domains requires a unified, first-principles framework that treats arbitrary quantum states of light and realistic material systems without restrictive assumptions. Here, we present a fully relativistic, beyond-paraxial theory of multiphoton ionization driven by quantum light, incorporating the full spatial structure and correlations of the field alongside material properties. As a case study, we apply the formalism to resonance-enhanced multiphoton ionization (REMPI) of neutral sodium atoms by momentum-entangled photons. We predict cross-section enhancements of several orders of magnitude compared to coherent light, arising entirely from non-paraxial effects and vanishing in the paraxial limit. The enhancement is strongly channel-dependent, with odd multipole transitions benefiting most from favorable parity and interference conditions. The predicted enhancement is accessible with current state-of-the-art photonic and atomic technologies, highlighting a promising avenue for exploiting quantum light in high-precision ionization and spectroscopy experiments.
- Abstract（参考訳）: ナノスケールおよびマイクロスケール光子対光源の最近の進歩は、準軸限界のような標準的な近似が崩壊するレジームにおける量子-光-物質相互作用を可能にしている。
これらの領域における量子的優位性を特定するには、制限的な仮定なしに光および現実的な物質系の任意の量子状態を扱う統一された第一原理の枠組みが必要である。
ここでは、量子光によって駆動される多光子イオン化の完全な相対論的、超同軸理論を示し、その全空間構造と材料特性との相関を取り入れた。
ケーススタディでは、運動量に絡み合った光子による中性ナトリウム原子の共鳴強化多光子イオン化(REMPI)にフォーマリズムを適用した。
我々は、非パラ軸効果から完全に生じるコヒーレント光と比較して、数桁の断面拡張を予測し、同軸極限で消滅する。
エンハンスメントはチャネル依存性が強く、奇異な多極転移は好適なパリティと干渉条件の恩恵を受ける。
予測された拡張は現在の最先端のフォトニクスと原子技術で利用でき、高精度のイオン化と分光実験で量子光を利用するための有望な道のりが浮かび上がっている。
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